分子检测系统技术方案

一种分子传感器（１０），其包含被配置用于使潜在地含有靶分子（２６）的溶液（２８）流动的流路（１２）。提供偏振光的源（１６），并且布置检测器（１８），以在来自所述源的光已经通过所述流路以后，接收所述光。提供传感器元件（１９），其包含在使用中被安置在所述流路内、具有高纵横比的支架部分（２０），以及附着到所述支架部分的用于所述靶分子的受体部分（２４）。还描述了一种用于感应流动溶液中的靶分子的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及分子检测系统。具体但不排他地，本专利技术涉及分子传感器， 其利用被称为二色性的光学现象识别特定分子在物质中的存在。
技术介绍
就其本性而言，有机体含有许多复杂的分子和分子聚集体。 一些最重 要的分子和聚集体是大的，并且具有高纵横比(即，与任何其它轴相比，一 个轴的长度显著更大)。利用光学设备特定地检测这些高纵横比的分子是已 知的。这种设备依赖于这些长的分子与偏振光(即，具有仅在一个方向上建 立的电场的光)相互作用的方式。在上述设备中利用的现象被称为二色性。可以使入射光线性偏振产生线性二色性(LD)，或使其圆偏振产生圆二色性(CD)。 LD是一些分子结构 由于沿两条正交轴有差异地吸收线性偏振光所表现出的性质。CD涉及对 左和右圆偏振光的吸收的差异。能够选择性地吸收光的分子被称为生色 团。二色性分子，即表现出二色性性质的那些，是一类特别的生色团。二 色性材料的实例是某些天然晶体、拉伸聚合物，以及其它非各向同性分子。 生物分子含有广泛的生色团(包括芳族侧链、核苷酸和肽主链)。为了能够观察二色性效应，生色团必须相对于入射偏振光束排列，或 至少部分排列。此要求的优点在于，允许在非排列的分子的环境中仅从排 列的分子提取数据。然而，到目前为止，此要求也使上述技术的应用主要 限于具有高纵横比的大的分子的研究，因为这些分子易于排列。如果一条 轴显著长于另一条轴，则认为分子具有高纵横比。适宜的分子可以具有棒、 盘或十字形的形状。取决于分子的劲度，100:1的纵横比可能足以促进排 列，但是优选大于1000:1的纵横比。已经被成功排列的令人感兴趣的部分 的一些实例包括DNA形式的线型生物分子、纤维状蛋白和膜(包括膜蛋 白)(Marrington R， Small E， Rodger A， Dafforn TR， Addinall SG， "FtsZ纤维成束是由结合GTP中的构象变化引起的(FtsZ fiber bundling is triggered by a conformational change in bound GTP)，'生物《七学杂;志(J Biol Chem)2004; 279(47): 48821-48829; DaffomTR， RajendmJ， HalsallDJ， SerpellLC， Rodger A，"用于小体积、低波长的微量流动池中的结构测定 和动力学的蛋白纤维线性二色性(Protein fiber linear dichroism for structure determination and kinetics in a low-volume, low-wavelength couvette flow cell)"生物物理学杂志(Biophys J)2004; 86(1Ptl): 404-410; DaffornTR， Rodger A，"生物分子的线性二色性:出路在哪？ (Linear dichroism of biomolecules: which way is up )"结构生物学新观点(Curr Opin Struct Biol) 2004; 14(5): 541-546; Halsall DJ， Rodger A， Daffom TR，"用于检测单 碱基X寸突变的线性二色性(Linear dichroism for the detection of single base pair mutations)"化学通讯(Chem Commun) (Camb) 2001(23): 2410-2411)。使这种分子排列的特别方便的方法是制备包括所述分子的溶液，然后 使该溶液流动。归因于分子的伸长本性，由流动所产生的剪切力导致出现 排列，从而使得该样品适合于表现出线性二色性的效应。在已知的设备中， 一旦感兴趣的分子己经排列，就引导线性偏振光从 基本上垂直于排列的分子的轴的方向通过溶液。因为在特定波长处，辐射 的电场在特定方向上推动分子中的电子，所以在分子内发生光的吸收。当 数个分子被类似地排列时，每个分子中的电子的特征都在于相同的优选净 位移方向。LD是入射光的吸光度在两个正交偏振化之间的差异的量度。 改变入射光的波长并且检测从样品出射的光，可以得到示出样品的吸光度 相对于波长的谱图。分子的LD谱图提供存在的生色团的信息，包括生色团的取向(以及因 而的分子构象)和生色团相对于偏振轴的取向。此信息对于了解分子的结构 是重要的。注意的是，LD是样品的整体性质的量度。吸光度的强度可以 用于量化在样品中存在的靶分子的数量。此外，由于LD对排列的变化极 为敏感，因而可以检测分子结构中的异常。例如，LD可以检测在DNA的 1300bp(碱基对)片段中由单个的错配氢键导致的变形。此外，LD对络合物的形成极为敏感，因为排列的分子与第二分子的 结合具有以下两种可测量的效果。1) 排列部分的形状被改变，而这导致其排列也被改变，这导致观察到 的LD谱图的变化。2) 第二分子由于其附着到排列的分子，所以本身变得被排列。这导致 第二分子的原先未排列的生色团产生LD信号。因而，可以获得关 于络合物结构的信息。上述两种效果导致了可用于检测络合物形成的可检测的现象。不仅可以得 到关于络合物本性的结构信息，还可以确定相互作用的亲和力。不幸的是，大部分分子不具有高纵横比，而是具有纵横比小于约5:1 的更接近于球的形状。为了使这些分子排列，必须将靶分子连接到本身具 有高纵横比的受体上。这种排列方法已经被实现并且应用于研究结合到天 然可排列受体(例如DNA)上的配体(例如顺式铂氨)。然而，此方法在其应 用上也是有限的，因为仅可以研究结合到天然可排列受体上的那些分子。因此，本专利技术的目的是扩展二色性分析的应用。专利技术概述根据本专利技术的第一方面，提供一种分子传感器，所述分子传感器包含 流路，所述流路被配置用于使潜在地含有靶分子的溶液流动；偏振光的源； 检测器，所述检测器被布置用于在来自所述源的光已经通过所述流路以 后，接收所述光；和传感器元件，所述传感器元件包含在使用中被安置在 所述流路内、具有高纵横比的支架部分，以及附着到所述支架部分的用于 所述靶分子的受体部分。在本说明书中，术语"高纵横比"表示至少75:1，并且优选至少100:1 的纵横比。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于本专利技术第一方面的传感器的传 感器元件，所述传感器元件包含具有高纵横比的支架部分和附着到其上的 受体部分，所述受体部分对感兴趣的靶分子具有选择性结合亲和力。因此，本专利技术的第一方面提供一种可以用于检测溶液中是否存在靶分 子的分子传感器。有利地，使用可排列的支架部分作为用于受体部分的附 着的基体意味着受体部分本身和靶分子均不需要固有的排列性质。类似 地，支架部分本身不需要是发色的。归因于传感器的排列能力，可以评价靶分子的二色性性质。因此，既可以通过得到的二色性谱图识别排列的分 子，也可以将传感器用于量化排列的分子并且检测分子异常如错配的存 在。还可以使用传感器研究受体部分和靶分子的结合性质。二色性分子的 固有本性意味着传感器极为灵敏。优选地，靶分子是二色性的。备选地，或者另外，受体部分可以是二 色性的。在靶分子不是二色性的情况下，关键的是受体部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分子传感器，所述分子传感器包含：　流路，所述流路被配置用于使潜在地含有靶分子的溶液流动；　偏振光的源；　检测器，所述检测器被布置用于在来自所述源的光已经通过所述流路以后，接收所述光；以及　传感器元件，所述传感器元 件包含在使用中被安置在所述流路内、具有高纵横比的支架部分，以及附着到所述支架部分的用于所述靶分子的受体部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西理查德达福隆，马修希克斯，
申请(专利权)人：伯明翰大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]